检索结果-南通市图书馆

法向载荷和速度对β-HMX晶体纳米划痕性能的影响

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

表面技术 2022年第11期51卷 253-261页

作者：曹之鸿何洪途李洪涛李炳宏银颖余家欣西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621000 中国工程物理研究院化工材料研究所四川绵阳621999

目的揭示β-HMX晶体在微观尺度下的摩擦和磨损特性。方法对β-HMX晶体进行镶样抛光,并使用圆锥形金刚石探针在纳米划痕仪上进行定载划痕试验,获得β-HMX晶体在不同法向载荷和滑动速度下的划入深度、残余深度和摩擦因数,再通过光学显微... 详细信息

目的揭示β-HMX晶体在微观尺度下的摩擦和磨损特性。方法对β-HMX晶体进行镶样抛光,并使用圆锥形金刚石探针在纳米划痕仪上进行定载划痕试验,获得β-HMX晶体在不同法向载荷和滑动速度下的划入深度、残余深度和摩擦因数,再通过光学显微镜表征晶体的表面损伤形貌。结果当法向载荷从0.5 mN增加到3.5 mN,β-HMX晶体表面摩擦因数约增大2倍,划入深度和残余深度也明显增加,晶体表面发生从弹性变形到塑性变形再到脆性去除3个阶段。当滑动速度从5μm/s逐渐增加到100μm/s时,β-HMX晶体表面的摩擦因数减小约17%,划入深度和残余深度缓慢降低,晶体表面损伤形貌无明显区别。结论β-HMX晶体的摩擦因数随法向载荷的增加而增大,随滑动速度的增加而减小,且黏着摩擦因数大于犁沟摩擦因数。随着法向载荷的增加,划痕的划入深度和残余深度增加,弹性恢复率减小。随着滑动速度的增加,划痕的划入深度和残余深度减小,弹性恢复率增加。另外,随着法向载荷的增加,晶体的损伤形式经历从弹塑性变形到脆性破坏的转变,而随着滑动速度的增加,损伤情况变化不明显,表面损伤机制表现为机械性损伤与去除。

关键词： β-HMX晶体纳米划痕法向载荷滑动速度划痕深度弹性回复摩擦因数

基于纳米压痕与纳米划痕实验的单晶硅超精密切削特性研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

人工晶体学报 2023年第9期52卷 1651-1659页

作者：崔杰杨晓京李云龙张高赞李宗睿昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为研究单晶硅超精密切削特性,采用纳米压痕仪配合Berkovich金刚石压头对单晶硅晶面进行纳米压痕与纳米划痕实验。纳米压痕实验分别以10、30和50 mN载荷将压头压入单晶硅表面,发现30 mN载荷下载荷-位移曲线产生微小波动,而在50 mN载荷下... 详细信息

为研究单晶硅超精密切削特性,采用纳米压痕仪配合Berkovich金刚石压头对单晶硅晶面进行纳米压痕与纳米划痕实验。纳米压痕实验分别以10、30和50 mN载荷将压头压入单晶硅表面,发现30 mN载荷下载荷-位移曲线产生微小波动,而在50 mN载荷下发生“pop-out”现象,说明材料此时有突然的应力变化并有脆性破坏发生,预测了单晶硅脆塑转变的临界载荷略小于30 mN。开展变载荷纳米划痕实验,用0~100 mN的载荷刻划单晶硅表面,根据载荷-位移曲线观察到单晶硅在变载荷刻划中分为弹塑性去除和脆性去除阶段。弹塑性去除阶段,载荷-位移曲线波动平稳,而脆性去除阶段曲线波动较大,得到单晶硅脆塑转变的临界载荷为27 mN,临界深度为392 nm。通过恒载荷纳米划痕实验,在塑性加工域内分别以5、10和20 mN的恒载荷刻划单晶硅表面,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察恒载荷划痕后的单晶硅表面形貌,分析刻划数据发现切削力和弹性回复率随着载荷的增加而增大,摩擦系数则先增大后减小。因此单晶硅超精密切削加工应选择合理的载荷,并充分考虑弹性回复的影响。

关键词：单晶硅超精密切削纳米压痕纳米划痕脆塑转变切削力弹性回复率摩擦系数

TiZrHfCuBe高熵非晶合金的纳米划痕力学行为

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

金属学报 2023年

作者：杜银李涛裴旭辉周青王海丰西北工业大学凝固技术国家重点实验室先进润滑与密封材料研究中心

对于高混合熵为高熵非晶合金带来的特殊结构和高热稳定性与其摩擦性能间的内在联系的研究，可为开发具有优异摩擦磨损性能的高熵非晶合金提供新的设计思路。因此，本工作基于纳米压痕及划痕技术研究了TiZrHfCuBe高熵非晶合金在不同划动... 详细信息

对于高混合熵为高熵非晶合金带来的特殊结构和高热稳定性与其摩擦性能间的内在联系的研究，可为开发具有优异摩擦磨损性能的高熵非晶合金提供新的设计思路。因此，本工作基于纳米压痕及划痕技术研究了TiZrHfCuBe高熵非晶合金在不同划动速率和不同加载速率下的纳米划痕行为，探究了高混合熵为其带来的特殊结构与其纳米摩擦学性能间的内在联系。结果表明：TiZrHfCuBe高熵非晶合金微观结构由缺陷较少的刚性基体均匀构成，不同区域的纳米压痕硬度值均接近理论值的90%以上。在纳米划痕实验中，随着划动速率的增大，TiZrHfCuBe高熵非晶合金的刻划深度基本保持不变，但是残余划痕深度却逐渐减小。这归因于划动速率增加迟滞了TiZrHfCuBe高熵非晶合金微观结构中剪切转变区激活以及随后的剪切变形，从而导致划痕过程中的犁沟系数逐渐减小和残余深度的降低。在变力加载的纳米划痕实验中，随着加载力的增加，结构中的剪切转变区激活以及随后的剪切变形迟滞效应逐渐减小，导致塑性犁沟系数和划痕深度的逐渐增大。

关键词：高熵非晶合金微观结构纳米划痕犁沟系数剪切变形

聚甲基丙烯酸甲酯材料(PMMA)纳米压/划痕变形热恢复的实验研究

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

实验力学 2022年第2期37卷 161-174页

作者：王丽朱忠猛蒋晗西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都610031

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是常见的光伏电池封装材料。本文采用锥形和球形两种压头,利用纳米压痕仪开展了PMMA的纳米压痕和划痕实验。基于表面形貌扫描得到的PMMA材料在不同温度热处理后压痕与划痕变形随时间恢复的演化规律,分析了时间、... 详细信息

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是常见的光伏电池封装材料。本文采用锥形和球形两种压头,利用纳米压痕仪开展了PMMA的纳米压痕和划痕实验。基于表面形貌扫描得到的PMMA材料在不同温度热处理后压痕与划痕变形随时间恢复的演化规律,分析了时间、温度和压头形状等对PMMA材料压/划痕变形恢复过程的影响机理。结果表明,压/划痕变形恢复速率随着时间的增加显著减小,而变形恢复程度在热处理温度越接近玻璃化转变温度时越大。球形压头产生的压/划痕变形均匀,变形恢复能力明显高于Berkovich三棱锥压头。通过块体材料宏观拉伸蠕变恢复实验,基于时温等效原理对长时变形恢复情况进行评估。发现在黏弹性范围内,宏观实验结果可用于PMMA材料纳米压痕变形长期恢复的预测;而纳米划痕由于其特殊的加载变形方式,为避免估计变形恢复量时产生误差,需要对宏观实验所得参数加以修正。研究结果可对光伏电池封装材料的设计和耐划伤长期性能评估提供建议。

关键词：纳米压痕纳米划痕热处理黏弹性变形恢复时温等效原理

脆性材料在韧性域内的往复纳米划痕深度预测研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

机械工程学报 2021年第15期57卷 246-254页

作者：于洲余家欣袁卫锋赖建平何洪途西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室绵阳621010

提出了一种基于多道次划痕法的划痕深度的预测模型,在此模型中,基本假设为在针尖与材料弹性接触后,在每道次划痕中的划痕深度增量与赫兹接触理论得到的最大剪应力深度成正相关。随后通过建立每道次划痕时针尖与样品接触半径的递推关系,... 详细信息

提出了一种基于多道次划痕法的划痕深度的预测模型,在此模型中,基本假设为在针尖与材料弹性接触后,在每道次划痕中的划痕深度增量与赫兹接触理论得到的最大剪应力深度成正相关。随后通过建立每道次划痕时针尖与样品接触半径的递推关系,获得每道次划痕深度增量的递推关系,并通过划痕深度增量的总和来建立多次划痕深度的预测模型。考虑到脆性材料在多次划痕过程中会出现力学性能的变化,因此在预测模型中引入了材料弹性模量的修正方程以提高预测模型的精确性。为了验证上述模型的可靠性,本研究在压痕弹性载荷作用下,以磷酸盐激光玻璃为样品,采用球形金刚石针尖进行了多道次往复纳米划痕试验,并实现了对不同次数下的纳米划痕深度的预测。在通过对玻璃样品的弹性模量修正后,发现预测划痕深度和试验深度吻合度高。修正后的弹性模量根据划痕载荷的不同表现为随划痕次数不同的变化趋势,这与玻璃材料在不同载荷下剪切应力诱发的致密化与损伤软化相关。本研究所提出的计算模型理论基础可靠,同时考虑了材料自身力学性能的变化,因此有望推广到其他脆硬材料的纳米划痕变形演变预测中。

关键词：纳米划痕预测模型赫兹接触理论模量修正脆性材料

(0001)面氧化锌单晶微纳米尺度划痕特性实验研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

表面技术 2023年第7期52卷 231-238页

作者：李继军李源明张丽华郎风超杨诗婷王旭东杨文欣内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051 上海电子信息职业技术学院机械与能源工程学院上海201411 上海海事大学理学院上海201306

目的对(0001)面ZnO单晶微纳米尺度划痕特性进行实验研究,为ZnO单晶器件性能提升及ZnO单晶精密加工工艺优化等提供必要的科学依据。方法采用Berkovich金刚石压头棱向前和面向前2种划痕方式,在不同划痕速度下对(0001)面ZnO单晶进行了纳米... 详细信息

目的对(0001)面ZnO单晶微纳米尺度划痕特性进行实验研究,为ZnO单晶器件性能提升及ZnO单晶精密加工工艺优化等提供必要的科学依据。方法采用Berkovich金刚石压头棱向前和面向前2种划痕方式,在不同划痕速度下对(0001)面ZnO单晶进行了纳米划痕实验,分析了划痕速度和划痕方式对其微纳米尺度划痕特性的影响。结果当划痕速度从2μm/s增加到100μm/s时,棱向前划痕方式下的深度从352.9 nm降到了326.9 nm,面向前划痕方式下的深度从352.7 nm降到了289.9 nm;棱向前划痕方式下的切向力从4.15 mN降到了3.93 mN,面向前划痕方式下的切向力从5.12 mN降到了4.45 mN;棱向前划痕方式下的摩擦因数从0.21降到了0.19,面向前划痕方式下的摩擦因数从0.25降到了0.2;棱向前划痕方式下的残余划痕深度从162.2 nm降到了138.4 nm,面向前划痕方式下的残余划痕深度从148.3 nm降到了129.9 nm;棱向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从23 nm降到了17 nm,面向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从18nm降到了11nm。结论随划痕速度的增加,(0001)面Zn O单晶的划痕深度、切向力、摩擦因数、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度均在下降。在相同划痕速度下,棱向前划痕方式下的划痕深度、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度都比面向前划痕方式下的要大,而棱向前划痕方式下的切向力和摩擦因数都比面向前划痕方式下的要小。

关键词： (0001)面氧化锌单晶微纳米尺度划痕特性纳米划痕划痕速度划痕方式

用于ICF的三种典型光学玻璃的AFM纳米划痕行为研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

摩擦学学报 2018年第3期38卷 349-355页

作者：张亚锋何洪途余家欣廖宁西南科技大学制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室四川绵阳621010 重庆工程学院软件与计算机学院重庆400900

本文作者通过原子力显微镜,以球形金刚石针尖作为对摩副,在大气环境下对磷酸盐激光玻璃、K9光学玻璃、熔融石英玻璃三种用于ICF系统的典型光学玻璃的纳米划痕行为进行了定量研究.结果表明:随着载荷的增加,三种玻璃的摩擦系数均表现为先... 详细信息

本文作者通过原子力显微镜,以球形金刚石针尖作为对摩副,在大气环境下对磷酸盐激光玻璃、K9光学玻璃、熔融石英玻璃三种用于ICF系统的典型光学玻璃的纳米划痕行为进行了定量研究.结果表明:随着载荷的增加,三种玻璃的摩擦系数均表现为先保持恒定再剧烈上升的变化趋势.这是由于随着载荷的增加,摩擦机理由界面摩擦主导逐步转变为犁沟摩擦和界面摩擦共同主导所致.在相同的法向载荷作用下,磷酸盐玻璃的摩擦系数最高,K9光学玻璃次之,熔融石英玻璃的摩擦系数最小,这与三种玻璃的机械性能以及它们的表面亲水性密切相关.在相同的载荷下,磷酸盐玻璃和K9玻璃的划痕损伤表现为材料凹陷和堆积并存,而熔融石英玻璃的划痕损伤仅表现为划痕区域明显的凹陷变形.在所有载荷下,熔融石英玻璃的划痕残余深度均略高于磷酸盐玻璃;K9玻璃在低载时的划痕深度在三种玻璃中最大,中载时居中,而高载时最小.不同载荷下玻璃表层的机械性能、塑性流动方式以及其致密化程度都将对最终的划痕残余深度产生影响.

关键词：光学玻璃摩擦磨损纳米划痕材料变形

不同成分金属玻璃薄膜在纳米压入与划痕中的力学响应

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

中国科学：物理学、力学、天文学 2023年第1期53卷 69-82页

作者：马昕迪孙康王刚上海大学材料科学与工程学院上海200444

本文通过纳米压痕及划痕测试探究了不同成分金属玻璃薄膜在纳米尺度的力学响应行为.系统地研究了具有不同脆性指数的Cu_(50)Zr_(50), Ni_(62)Nb_(38), Fe_(70)Nb_(10)B_(20)和Co_(56)Ta_(35)B_(9)四种金属玻璃薄膜在不同加载速率条件下... 详细信息

本文通过纳米压痕及划痕测试探究了不同成分金属玻璃薄膜在纳米尺度的力学响应行为.系统地研究了具有不同脆性指数的Cu_(50)Zr_(50), Ni_(62)Nb_(38), Fe_(70)Nb_(10)B_(20)和Co_(56)Ta_(35)B_(9)四种金属玻璃薄膜在不同加载速率条件下的纳米压入锯齿流变行为.结合理论计算分析了不同加载条件下金属玻璃薄膜的蠕变行为,获得了材料内部剪切转变区体积.通过纳米划痕实验探究了不同成分的金属玻璃薄膜的耐磨性.结果表明金属玻璃薄膜的流变方式依赖于加载速率的变化.剪切转变区体积大小是由玻璃的脆性指数和弛豫态结构与加载速率的共同作用所致,玻璃内部不均匀程度越大剪切转变区体积越容易受加载速率的影响.

关键词：金属玻璃薄膜纳米压痕纳米划痕力学性能

单晶氮化镓纳米划痕引入形变机理及纳米磨削性能研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

单晶氮化镓纳米划痕引入形变机理及纳米磨削性能研究

作者：谭水平华侨大学

学位级别：硕士

氮化镓是第三代半导体代表材料之一,凭借其优异的性能,如禁带宽度大、电子漂移速度高、介电常数小及导热性能好等,在电子电力、微波通信、光伏逆变和照明等领域有着广阔的应用前景。单晶氮化镓是典型的硬脆难加工材料,目前单晶氮化镓衬... 详细信息

氮化镓是第三代半导体代表材料之一,凭借其优异的性能,如禁带宽度大、电子漂移速度高、介电常数小及导热性能好等,在电子电力、微波通信、光伏逆变和照明等领域有着广阔的应用前景。单晶氮化镓是典型的硬脆难加工材料,目前单晶氮化镓衬底的加工仍采用传统的机械研磨/抛光与化学机械抛光（CMP）的加工工艺。而由于受到游离磨料研磨时去除机理的固有限制,研磨的材料去除效率难以提高。显然加工单晶Ga N衬底时,使用机械研磨作为CMP的前道工序并不理想。亟需找到一种加工工艺可以实现单晶Ga N衬底的经济、高效、超精密加工。基于此,针对单晶氮化镓易发生层状剥离的特性,本文提出使用纳米磨削工艺代替机械研磨。那么理解单晶氮化镓在固结磨粒作用下的形变及去除机理就尤为重要。因此本文开展纳米划痕与纳米磨削实验以探究单晶氮化镓的形变机理与材料去除机制,为后续纳米磨削工艺优化提供理论基础。论文的主要研究工作概括如下:进行单晶氮化镓不同载荷下的纳米划痕实验,发现单晶氮化镓弹塑性转变载荷阈值较高,且后续压痕/划痕的有限元仿真结果进一步证实了这一结论。同时,在划痕过程中,单晶氮化镓在法向加载较小时可以实现塑性去除,其塑性形变以横向与交叉滑移、位错、晶格畸变及晶粒扭转为主导。亚表面损伤层厚度与划痕过程中的切向力与法向力之比直接相关。变速率划痕实验结果表明,虽然划痕速率的提高没有实质改变单晶氮化镓划痕表面与亚表面的塑性形变机理,也没有对弹塑性转变产生明显影响,但高速划擦使得划痕表面与亚表面出现更多的塑性形变特征,且降低了塑性形变损伤层深度,因此高划痕速率有利于单晶氮化镓的塑性去除。为进行不同硬度砂轮优选,同时探究磨粒粒度和磨削参数（砂轮转速与进给速度）对单晶氮化镓磨削去除机制的影响,进行单晶氮化镓纳米磨削实验。结果表明:（1）中等硬度砂轮磨削后表面质量略优于软砂轮而明显优于高硬度砂轮磨削后表面质量;（2）不同磨粒粒度金刚石砂轮磨削后单晶氮化镓表面与亚表面呈现明显不同的材料去除机制。2000#砂轮磨削后表面为典型的脆塑共存表面,但主要以沿（0001）晶面的层状脆性去除形式呈现;6000#砂轮磨削后表面呈现明显的塑性流动去除形式;（3）层状去除现象与砂轮转速成正相关;在0.1μm/s～0.5μm/s之间变化的进给速度对磨削层状去除机制没有明显影响。

关键词：单晶氮化镓纳米划痕形变机理纳米磨削去除机制